ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ВАГОННАЯ ТЕЛЕЖКА В СБОРЕ, СОДЕРЖАЩАЯ ДВУТАВРОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ Российский патент 2023 года по МПК B61F5/52 

Ссылка на родственные заявки

[0001] Согласно настоящему изобретению испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №62/698358, поданной 16 июля 2018 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей полноте.

Область техники настоящего изобретения

[0002] Варианты осуществления настоящего изобретения в целом относятся к вагонным тележкам в сборе для рельсовых транспортных средств, таких как железнодорожные вагоны, и, более конкретно, к вагонным тележкам в сборе, которые содержат один или несколько компонентов, содержащих по меньшей мере части, выполненные в виде двутавровых балок.

Предпосылки к созданию настоящего изобретения

[0003] Рельсовые транспортные средства перемещаются по железным дорогам, которые содержат пути с рельсами. Рельсовое транспортное средство содержит одну или несколько вагонных тележек в сборе, которые поддерживают один или несколько кузовов вагона. Каждая вагонная тележка в сборе содержит две боковые рамы и надрессорную балку. Между надрессорной балкой и боковыми рамами расположены тормозные колодки. Тормозные колодки выполнены с возможностью обеспечения демпфирования подвески.

[0004] Как правило, по меньшей мере боковые рамы характеризуются полой коробчатой или трубчатой конструкцией. Подступенки, продольные брусья и другие подобные конструкции используются во время процесса изготовления для создания боковых рам. Кроме того, боковые рамы поддерживаются тормозной рычажной системой во время процесса изготовления. В целом, процесс изготовления боковых рам занимает много времени, является трудоемким и дорогостоящим.

[0005] Некоторые боковые рамы изготавливаются с помощью сужающейся конструкции из двутавровой балки. Такие боковые рамы являются жесткими в вертикальном направлении, но чувствительны к скручиванию, когда на них действует поперечная нагрузка.

[0006] I-образное поперечное сечение - эффективная форма для восприятия как изгибающих, так и сдвигающих нагрузок в плоскости стенки. Однако поперечное сечение также характеризуется пониженной несущей способностью в поперечном направлении и, как отмечалось, неэффективно по отношению к поперечным нагрузкам. При действии вертикальной силы традиционная двутавровая балка отклоняется в вертикальной плоскости. Однако при добавлении поперечной силы традиционная двутавровая балка может изгибаться из вертикальной плоскости и вызывать коробление и/или скручивание традиционной двутавровой балки.

[0007] Соответственно, боковые рамы железнодорожных вагонных тележек в сборе, как правило, выполнены в виде полого короба или труб, в отличие от двутавровых балок. Однако, как упомянуто, процесс изготовления боковых рам из полого короба или труб занимает много времени, является трудоемким и дорогостоящим.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0008] Существует необходимость в железнодорожной вагонной тележке в сборе, содержащей компоненты, которые могут быть эффективно выполнены. Кроме того, существует необходимость в железнодорожной вагонной тележке в сборе, содержащей надежные и прочные компоненты. Кроме того, существует необходимость в двутавровой балке, которая эффективно воспринимает изгибающие и сдвигающие нагрузки в плоскости стенки, а также характеризуется повышенной несущей способностью в поперечном направлении.

[0009] С учетом всего вышеупомянутого, согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения предлагается двутавровая балка, содержащая стенку, характеризующуюся наличием первого конца и второго конца, противоположного первому концу, первую полку, проходящую от первого конца стенки, и вторую полку, проходящую от второго конца стенки. Толщина стенки увеличивается с удалением от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке. Толщина стенки может равномерно увеличиваться от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления стенка на первой нейтральной оси характеризуется самой тонкой частью стенки.

[0010] Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина первой полки увеличивается с удалением от второй нейтральной оси к первым дальним краям первой полки. Первая нейтральная ось может быть перпендикулярна второй нейтральной оси. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления первая полка на второй нейтральной оси характеризуется самой тонкой частью первой полки.

[0011] Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина второй полки увеличивается с удалением от второй нейтральной оси к вторым дальним краям второй полки. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления вторая полка на второй нейтральной оси характеризуется самой тонкой частью второй полки.

[0012] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения предлагается способ изготовления двутавровой балки. Способ предусматривает выполнение первой полки, проходящей от первого конца стенки, выполнение второй полки, проходящей от второго конца стенки (причем второй конец противоположен первому концу), и увеличение толщины стенки в сторону от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке.

[0013] Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления способ также предусматривает увеличение толщины первой полки в сторону от второй нейтральной оси к первым дальним краям первой полки. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления способ также предусматривает увеличение толщины второй полки в сторону от второй нейтральной оси к вторым дальним краям второй полки.

[0014] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения предлагается вагонная тележка в сборе, которая выполнена с возможностью перемещения по пути, содержащему рельсы. Вагонная тележка в сборе содержит первую боковую раму, вторую боковую раму и надрессорную балку, проходящую между первой боковой рамой и второй боковой рамой. Одно или несколько из первой боковой рамы, второй рамы или надрессорной балки содержит по меньшей мере часть, выполненную в виде двутавровой балки, как описано в настоящем документе.

Краткое описание фигур

[0015] На фиг. 1 изображен вид в перспективе сверху вагонной тележки в сборе.

[0016] На фиг. 2 изображен вид с торца двутавровой балки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0017] На фиг. 3 изображен вид в перспективе сверху боковой рамы согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0018] На фиг. 4 изображен вид сбоку боковой рамы.

[0019] На фиг. 5 изображен вид с торца боковой рамы.

[0020] На фиг. 6 изображен вид в разрезе боковой рамы по линии 6-6 на фиг. 4.

[0021] На фиг. 7 изображен вид в разрезе боковой рамы по линии 7-7 на фиг. 4.

[0022] На фиг. 8 изображен вид в разрезе боковой рамы по линии 8-8 на фиг. 4.

[0023] На фиг. 9 изображен вид в разрезе боковой рамы по линии 9-9 на фиг. 4.

[0024] На фиг. 10 изображен вид в разрезе боковой рамы по линии 10-10 на фиг. 4.

[0025] На фиг. 11 изображена блок-схема способа изготовления двутавровой балки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0026] Вышеизложенное краткое раскрытие, а также нижеследующее подробное описание некоторых вариантов осуществления будет лучше понято при рассмотрении вместе с прилагаемыми чертежами. В контексте настоящего документа элемент или стадия, перечисленные в единственном числе и которому предшествуют формы единственного числа, следует понимать как необязательно исключающий множественное число элементов или стадий. Кроме того, ссылки на «один вариант осуществления» не следует интерпретировать как исключающие существование дополнительных вариантов осуществления, которые также включают в себя перечисленные признаки. Более того, если явно не указано иное, варианты осуществления, «содержащие» или «включающие» элемент или множество элементов, характеризующихся конкретным состоянием, могут включать в себя дополнительные элементы, не характеризующиеся этим состоянием.

[0027] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения предлагается двутавровая балка, содержащая стенку, соединенную по меньшей мере с одной полкой. Толщина стенки увеличивается наружу от первой нейтральной оси. То есть толщина увеличивается наружу от первой нейтральной оси. Кроме того, толщина полки (полок) увеличивается наружу от второй нейтральной оси, которая может быть перпендикулярна первой нейтральной оси. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления вагонная тележка в сборе содержит один или несколько компонентов, характеризующихся наличием по меньшей мере частей, выполненных в виде двутавровых балок, которые расширяются наружу (например, увеличиваются по толщине) в сторону от по меньшей мере одной нейтральной оси.

[0028] Расширение наружу частей двутавровой балки в сторону от нейтральной оси обеспечивает распределение напряжений по большей площади. Таким образом, напряжения могут быть однородно и равномерно распределены по двутавровой балке вместо того, чтобы по-разному проявляться в разных местах. Вследствие этого двутавровая балка может представлять собой двутавровую балку с постоянным напряжением. В компонентах (таких как боковые рамы и надрессорные балки) железнодорожных вагонных тележек в сборе, выполненных из таких двутавровых балок, напряжения распределяются однородно и равномерно. Компоненты расширяются наружу (то есть увеличиваются в толщине) в сторону от по меньшей мере одной нейтральной оси, тем самым эффективно выдерживая вертикальные и поперечные силы, которые в противном случае могут скручивать традиционные двутавровые балки.

[0029] Как правило, когда на двутавровую балку действуют нагрузки, возникают сжимающие и растягивающие силы. Сжимающие и растягивающие силы вызывают напряжения в балке. Максимальное сжимающее напряжение может быть на самом верхнем краю двутавровой балки, в то время как максимальное растягивающее напряжение может быть на самом нижнем краю двутавровой балки. Поскольку напряжения между такими противоположными напряжениями являются линейными, на линейном пути между ними есть точка, где нет напряжения изгиба, которая известна как нейтральная ось.

[0030] Нейтральная ось в пределах сечения балки представляет собой ось, в которой отсутствуют продольные напряжения или деформации. Другими словами, нейтральная ось это линия в балке или другой подобной конструкции, подвергающейся изгибу, в которой волокна не растягиваются и не сжимаются, или где продольное напряжение равно нулю.

[0031] На фиг. 1 изображен вид в перспективе сверху вагонной тележки в сборе 100. Вагонная тележка в сборе 100 выполнена с возможностью перемещения по пути 102 с рельсами 104. Вагонная тележка в сборе 100 содержит первую боковую раму 106 и вторую боковую раму 108, которые разнесены друг от друга. Надрессорная балка 110 проходит между первой боковой рамой 106 и второй боковой рамой 108 и соединяет первую боковую раму 106 с второй боковой рамой 108.

[0032] Первая колесная пара 112 с возможностью вращения соединена с первыми концами 114 и 116 первой боковой рамы 106 и второй боковой рамы 108 соответственно, и вторая колесная пара 118 с возможностью вращения соединена с вторыми концами 120 и 122 первой боковой рамы 106 и второй боковой рамы 108 соответственно. Каждая из первой и второй колесных пар 112 и 118 содержит ось 124, соединенную с колесами 126. Колеса 126 опираются на рельсы 104 и выполнены с возможностью перемещения по ним при вращении осей 124 относительно первой боковой рамы 106 и второй боковой рамы 108.

[0033] Первая и вторая боковые рамы 106 и 108 содержат демпфирующие системы 128. Например, демпфирующие системы 128 содержат одну или несколько пружин, тормозных колодок и т.п., которые выполнены с возможностью демпфирования сил, воздействующих на вагонную тележку в сборе 100 и/или оказываемых ею при перемещении вагонной тележки в сборе 100 по пути 102.

[0034] Надрессорная балка 110 содержит концы 130 и 132 (например, первый конец 130 и противоположный второй конец 132), которые проходят через отверстия 134 боковых рам 106 и 108. Надрессорная балка 110 также содержит подпятник 136 надрессорной балки, проходящий наружу от верхней поверхности 138. Как показано, подпятник 136 надрессорной балки расположен по центру на верхней поверхности 138 надрессорной балки 110 между концами 130 и 132.

[0035] Концы осей 124 с возможностью вращения удерживаются подшипниками 140, которые соединены с боковыми рамами 106 и 108. В частности, колесные пары 112 и 118 соединены с боковыми рамами 106 и 108 на буксах 142 боковых рам 106 и 108. Буксы 142 соединены с переходниками 144 подшипников, которые соединены с подшипниками 140.

[0036] Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления демпфирующие системы 128 содержат рессорные комплекты 146, поддерживаемые в отверстиях 134 боковых рам 106 и 108. Рессорные комплекты 146 содержат рабочие пружины 148 и регулирующие пружины 150. Рабочие пружины 148 поддерживают надрессорную балку 110 на концах 130 и 132. Регулирующие пружины 150 поддерживают тормозные колодки 152.

[0037] Боковой подшипниковый узел 160а установлен на верхней поверхности 138 надрессорной балки 110 между подпятником 136 надрессорной балки и концом 130. Второй боковой подшипниковый узел 160b установлен на верхней поверхности 138 надрессорной балки 110 между подпятником 136 надрессорной балки и концом 132. Боковой подшипниковый узел 160а и боковой подшипниковый узел 160b могут быть выронены вдоль центральной продольной плоскости 161 надрессорной балки 110, которая проходит через центр 163 подпятника 136 надрессорной балки. Каждый боковой подшипниковый узел 160а и 160b может быть удален от центра 163 на одно и то же расстояние, но в противоположных направлениях.

[0038] Боковые подшипниковые узлы 160а и 160b выполнены с возможностью ограничения качения кузова вагона, опирающегося на вагонную тележку в сборе 100, тем самым увеличивая устойчивость кузова вагона и вагонной тележки в сборе 100, а также рельсового транспортного средства, которое содержит кузов вагона и вагонную тележку в сборе 100.

[0039] Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления одна или несколько частей вагонной тележки в сборе, такой как вагонная тележка в сборе 100, выполнены в виде двутавровых балок, которые расширяются наружу (то есть увеличиваются по толщине) в сторону от по меньшей мере одной нейтральной оси. Например, одна или обе из первой боковой рамы 106 и/или второй боковой рамы 108 могут содержать по меньшей мере части, выполненные в виде двутавровых балок, которые расширяются наружу в сторону от по меньшей мере одной нейтральной оси. В качестве другого примера надрессорная балка 110 может содержать по меньшей мере часть, выполненную в виде двутавровой балки, которая расширяется наружу в сторону от по меньшей мере одной нейтральной оси. Альтернативно части вагонной тележки в сборе могут быть выполнены в виде двутавровых балок, которые могут не расширяться наружу в сторону от по меньшей мере одной нейтральной оси.

[0040] На фиг. 2 изображен вид с торца двутавровой балки 200 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Двутавровая балка 200 содержит стенку 202, выполненную как единое целое с первой (или верхней) полкой 204 и второй (или нижней) полкой 206. Первая полка 204 проходит от первого конца 203 стенки 202, а вторая полка 206 проходит от второго конца 205 стенки 202. Первый конец 203 и второй конец 205 противоположны друг другу. Первая нейтральная ось 208 проходит через стенку 202. Первая нейтральная ось 208 может представлять собой центральную поперечную или горизонтальную ось двутавровой балки 200. Первая нейтральная ось 208 представляет собой поперечную ось или нейтральную ось X. Как показано, первая нейтральная ось 208 может быть ориентирована горизонтально относительно ориентации двутавровой балки, показанной на фиг.2.

[0041] Вторая нейтральная ось 210 проходит через первую полку 204, стенку 202 и вторую полку 206. Вторая нейтральная ось 210 может представлять собой центральную вертикальную ось двутавровой балки 200. Вторая нейтральная ось 210 представляет собой вертикальную ось или нейтральную ось Y. Первая нейтральная ось 208 может быть перпендикулярна второй нейтральной оси 210. Первая нейтральная ось 208 и вторая нейтральная ось 210 могут пересекаться внутри стенки 202.

[0042] Стенка 202 расширяется наружу в сторону от первой нейтральной оси 208. То есть толщина стенки 202 увеличивается с увеличением расстояния от первой нейтральной оси 208. Толщина 212 стенки 202 на первой нейтральной оси 208 является минимальной или уменьшена иным образом. Толщина 214 стенки 202 рядом с первой полкой 204 больше толщины 212. Толщина стенки 202 увеличивается в сторону от первой нейтральной оси 208 к первой полке 204 в направлении стрелки 216. Таким образом, стенка 202 расходится или иным образом расширяется наружу в сторону от первой нейтральной оси 208 к первой полке 204. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина стенки 202 в сторону от первой нейтральной оси 208 к первой полке 204 может постепенно, регулярно и равномерно увеличиваться. Например, наружные боковые поверхности 218 могут характеризоваться постоянным наклоном или изгибом наружу в сторону от первой нейтральной оси 208 к первой полке 204. Толщина стенки 202 равномерно увеличивается от первой нейтральной оси 208 к первой полке 204.

[0043] Аналогично толщина 220 стенки 202 рядом с второй полкой 206 больше толщины 212. Толщина стенки 202 увеличивается в сторону от первой нейтральной оси 208 к второй полке 206 в направлении стрелки 222. Таким образом, стенка 202 расходится или иным образом расширяется наружу в сторону от первой нейтральной оси 208 к второй полке 206. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина стенки 202 в сторону от первой нейтральной оси 208 к второй полке 206 может постепенно, регулярно и равномерно увеличиваться. Например, наружные боковые поверхности 218 могут характеризоваться постоянным наклоном или изгибом наружу в сторону от первой нейтральной оси 208 к второй полке 206. Толщина стенки 202 равномерно увеличивается от первой нейтральной оси 208 к второй полке 206.

[0044] Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщины 214 и 220 могут быть одинаковыми. Альтернативно толщина 214 может быть больше или меньше толщины 220.

[0045] Первая полка 204 расширяется наружу в сторону от второй нейтральной оси 210. То есть толщина первой полки 204 увеличивается с увеличением расстояния от второй нейтральной оси 210. Толщина 224 первой полки 204 на второй нейтральной оси 210 является минимальной или уменьшена иным образом. Толщина 226 первой полки 204 на дальних краях 228 и 230 больше толщины 224. Толщина первой полки 204 увеличивается в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 228 и 230 в направлениях соответствующих стрелок 232 и 234. Таким образом, первая полка 204 расходится или иным образом расширяется наружу в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 228 и 230. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина первой полки 204 в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 228 и 230 может постепенно, регулярно и равномерно увеличиваться. Например, открытые поверхности 236 первой полки 204 могут характеризоваться постоянным наклоном или изгибом наружу в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 228 и 230. Толщина первой полки равномерно увеличивается от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 228 и 230.

[0046] Аналогично вторая полка 206 расширяется наружу в сторону от второй нейтральной оси 210. То есть толщина второй полки 206 увеличивается с увеличением расстояния от второй нейтральной оси 210. Толщина 240 второй полки 206 на второй нейтральной оси 210 является минимальной или уменьшена иным образом. Толщина 242 второй полки 206 на дальних краях 244 и 246 больше толщины 240. Толщина второй полки 206 увеличивается в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 244 и 246 в направлениях соответствующих стрелок 250 и 252. Таким образом, вторая полка 206 расходится или иным образом расширяется наружу в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 244 и 246. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина первой полки 206 в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 244 и 246 может постепенно, регулярно и равномерно увеличиваться. Например, открытые поверхности 254 второй полки 206 могут характеризоваться постоянным наклоном или изгибом наружу в сторону от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 244 и 246. Толщина второй полки равномерно увеличивается от второй нейтральной оси 210 к дальним краям 244 и 246.

[0047] Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщины 226 и 242 могут быть одинаковыми. Альтернативно толщина 226 может быть больше или меньше толщины 242.

[0048] Как описано, двутавровая балка 200 содержит стенку 202, имеющую первый конец 203 и второй конец 205, противоположный первому концу 203. Первая полка 204 проходит от первого конца 203 стенки 202. Вторая полка 206 проходит от второго конца 205 стенки 202. Толщина стенки 202 увеличивается с удалением от первой нейтральной оси 208 к первой полке 204 и второй полке 206. Стенка 202 на первой нейтральной оси 208 представляет собой самую тонкую часть стенки 202. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина первой полки 204 увеличивается с удалением от второй нейтральной оси 210 к первым дальним краям 228 и 230 первой полки 204. Первая полка 204 на второй нейтральной оси 210 представляет собой самую тонкую часть первой полки 204. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления толщина второй полки 206 увеличивается с удалением от второй нейтральной оси 210 к вторым дальним краям 244 и 246 второй полки 206. Вторая полка 206 на второй нейтральной оси 210 представляет собой самую тонкую часть второй полки 206.

[0049] Двутавровая балка 200 может быть отлита и выполнена как единое целое. Например, двутавровая балка 200 может быть отлита и выполнена как единое целое из отлитого под давлением металла, такого как сталь, алюминий, железо, медь и т.п.

[0050] Двутавровая балка 200 представляет собой двутавровую балку с постоянным напряжением, которая характеризуется неравномерной толщине вдоль разных осей. Напротив, традиционная двутавровая балка постоянной толщины не может эффективно распределять силы, например, вызванные напряжениями и деформациями. По мере того как сила перемещается от нейтральных осей, сила увеличивается вместе с напряжением в материале. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предлагается конструкция двутавровой балки, такая как двутавровая балка 200, характеризующаяся толщиной, увеличивающейся наружу в сторону от одной или нескольких нейтральных осей, которая распределяет силу с постоянной скоростью по двутавровой балке 200. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления сила распределяется за счет расхождения или иным образом расширения наружу (например, увеличения толщины) области материала с постоянной величиной в сторону от первой нейтральной оси 208 и второй нейтральной оси 210 к наружным концам двутавровой балки 200. Увеличение толщины в сторону от первой нейтральной оси 208 и/или второй нейтральной оси 210 обеспечивает равномерное распределение силы по сечениям, что также приводит к равномерному распределению напряжения материала.

[0051] Увеличение толщины двутавровой балки в поперечном направлении в сторону от нейтральной оси так, чтобы не происходило изгиба вне вертикальной плоскости, ограничивает, предотвращает или иным образом уменьшает коробление и скручивание. Поскольку толщина и площадь поперечного сечения двутавровой балки увеличивается в направлениях от нейтральных осей, общая площадь и объем двутавровой балки увеличиваются, и поэтому напряжение, оказываемое на двутавровую балку и/или в нее, распределяется по большей площади. Следовательно, напряжение на большей площади уменьшается.

[0052] Как показано на фиг. 1 и 2, некоторые компоненты вагонной тележки в сборе 100 могут характеризоваться наличием по меньшей мере частей, выполненных в виде по меньшей мере частей двутавровой балки 200. Например, одна или обе из первой боковой рамы 106 или второй боковой рамы 108 могут содержать одну или несколько частей, выполненных в виде двутавровой балки 200. В качестве другого примера надрессорная балка 110 может характеризоваться наличием одной или нескольких частей, выполненных в виде двутавровой балки 200.

[0053] На фиг. 3 изображен вид в перспективе сверху боковой рамы 300 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1 и 3, одна или обе из первой боковой рамы 106 или второй боковой рамы 108 могут быть выполнены в виде боковой рамы 300. Боковая рама 300 может заменять существующую боковую раму вагонной тележки в сборе.

[0054] Боковая рама 300 характеризуется наличием букс 301, которые содержат приливы 303 и челюсти 306, выполненные с возможностью сопряжения с такими компонентами, как колеса в сборе. Расходящиеся наружу (то есть в сторону от нейтральных осей, как описано в настоящем документе) наклонные пояса 308 и расходящиеся наружу верхние пояса 310 вписываются в ту же огибающую, что и традиционная боковая рама. Гнездо 307 пружины выполнено с возможностью удерживания рабочих и регулирующих пружин. Стойки 314 могут поддерживать износостойкие пластины или на них может быть нанесено плазменное покрытие из износостойкого материала. Боковые стороны стоек 314 обеспечивают упоры 316 для надрессорной балки, которые представляют собой выступающие поверхности, взаимодействующие с надрессорной балкой и удерживающие боковые рамы на месте. Боковая рама 300 также содержит расходящиеся наружу (то есть в сторону от одной или нескольких нейтральных осей) стенки 318, которые увеличиваются в толщине, как описано со ссылкой на фиг. 2, для равномерного распределения напряжения относительно наклонных поясов 308 и верхних поясов 310.

[0055] На фиг. 4 изображен вид сбоку боковой рамы 300. На фиг. 5 изображен вид с торца боковой рамы 300. Как показано на фиг. 4 и 5, первая нейтральная ось X 302 проходит вдоль длины боковой рамы 300, например, от и между первым концом 304 и вторым концом 306. Вторая нейтральная ось Y 309 перпендикулярна первой нейтральной оси X 302 и может проходить вдоль длины боковой рамы 300 от и между верхней частью 311 и нижней частью 312. Нейтральная ось X 302 представляет собой точку, в которой не происходит изгиб от вертикальных нагрузок. Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления нейтральная ось X 302 представляет собой самую тонкую секцию стенок 318. Наклонные пояса 308 и верхние пояса 310 могут содержать расходящиеся наружу края (то есть их толщина увеличивается в сторону от нейтральной оси Y 309).

[0056] Верхние пояса 310 могут представлять первую полку конструкции двутавровой балки, такую как первая полка 204 на фиг. 2. Наклонные пояса 308 могут представлять вторую полку конструкции двутавровой балки, такую как вторая полка 206 на фиг. 2. Стенки 318 могут представлять стенку конструкции двутавровой балки, такую как стенка 202 на фиг. 2. Один или несколько элементов (такие как каналы, отверстия, выступы, изгибы и т.п.) могут быть образованы в верхних поясах 310, стенках 318 и наклонных поясах 308.

[0057] На фиг. 6 изображен вид в разрезе боковой рамы 300 по линии 6-6 на фиг. 4. Как показано, боковая рама 300 выполнена в виде двутавровой балки, в которой стенка 318 расширяется наружу (то есть увеличивается по толщине) в сторону от нейтральной оси X 302 к наклонному поясу 308 и верхнему поясу 310. Кроме того, наклонный пояс 308 и верхний пояс 310 расширяются наружу (то есть увеличиваются по толщине) в сторону от нейтральной оси Y 309 к дальним краям.

[0058] На фиг. 7 изображен вид в разрезе боковой рамы 300 по линии 7-7 на фиг. 4. На фиг. 8 изображен вид в разрезе боковой рамы 300 по линии 8-8 на фиг. 4. На фиг. 9 изображен вид в разрезе боковой рамы 300 по линии 9-9 на фиг. 4. На фиг. 10 изображен вид в разрезе боковой рамы 300 по линии 10-10 на фиг. 4. Как показано на фиг. 7-10, стенка 318 тоньше всего на и вдоль нейтральной оси X 302, и расширяется наружу в сторону от нейтральной оси X 302. Аналогично наклонный пояс 308 и верхний пояс 310 расширяются наружу в сторону от нейтральной оси Y 309.

[0059] Как изложено в настоящем документе, боковая рама 300 с постоянным напряжением обеспечивает несколько преимуществ по сравнению с другими боковыми рамами. Например, боковая рама 300 с постоянным напряжением обеспечивает значительную экономию материалов и затрат по сравнению с другими конструкциями, поскольку производственный процесс включает меньше подготовительных и отделочных работ. Более того, боковая рама 300 содержит поверхности, которые лучше видны, что позволяет проводить более быстрый и точный осмотр. Более того, боковая рама 300 позволяет в производственном процессе добиваться большей точности в достижении желаемых размеров и допусков, что может уменьшить или даже исключить необходимость механической обработки готового изделия.

[0060] Части вагонной тележки в сборе, такие как боковая рама 300, могут быть выполнены как расширяющаяся наружу двутавровая балка, как описано в настоящем документе. Согласно по меньшей мере одному другому варианту осуществления различные другие конструкции (такие как направляющие тормозной системы, износостойкие пластины, части корпусов двигателей и/или тому подобное) могут быть выполнены в виде двутавровых балок, как описано в настоящем документе.

[0061] На фиг. 11 изображена блок-схема способа изготовления двутавровой балки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ предусматривает выполнение (400) первой полки, проходящей от первого конца стенки, выполнение (402) второй полки, проходящей от второго конца стенки (причем второй конец противоположен первому концу), и увеличение (404) толщины стенки в сторону от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке.

[0062] Способ также может предусматривать увеличение толщины первой полки в сторону от второй нейтральной оси к первым дальним краям первой полки. Способ также может предусматривать увеличение толщины второй полки в сторону от второй нейтральной оси к вторым дальним краям второй полки.

[0063] Как описано в настоящем документе, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предлагается железнодорожная вагонная тележка в сборе, содержащая компоненты, которые могут быть эффективно выполнены. Кроме того, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предлагается железнодорожная вагонная тележка в сборе, содержащая надежные и прочные компоненты. Более того, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предлагаются двутавровые балки, которые эффективно воспринимают изгибающие и сдвигающие нагрузки в плоскости стенки, а также характеризуются повышенной несущей способностью в поперечном направлении.

[0064] В то время как различные направления, обозначающие пространственное расположение и направление, такие как верхний, нижний, снизу, средний, боковой, горизонтальный, вертикальный, передний и т.п., могут использоваться для описания вариантов осуществления настоящего раскрытия, следует понимать, что такие термины используются только в отношении ориентаций, показанных на чертежах. Ориентации могут быть инвертированы, повернуты или иным образом изменены, вследствие чего верхняя часть является нижней частью, и наоборот, горизонтальное становится вертикальным и т.п.

[0065] В контексте настоящего документа конструкция, ограничение или элемент, который «выполнен с возможностью» выполнения задачи или операции, в частности, структурно сформирован, сконструирован или адаптирован способом, соответствующим задаче или операции. Для ясности и во избежание сомнений, объект, который просто может быть изменен для выполнения задачи или операции, не «выполнен с возможностью» выполнения задачи или операции в контексте настоящего документа.

[0066] Следует понимать, что приведенное выше описание предназначено для иллюстрации, а не для ограничения. Например, описанные выше варианты осуществления (и/или их аспекты) могут использоваться в комбинации друг с другом. Кроме того, может быть внесено множество модификаций, чтобы адаптировать конкретную ситуацию или материал к идеям различных вариантов осуществления раскрытия, не выходя за пределы их объема. Хотя размеры и типы материалов, описанные в настоящем документе, предназначены для определения параметров различных вариантов осуществления настоящего изобретения, варианты осуществления никоим образом не имеют ограничительного характера и являются иллюстративными вариантами осуществления. Многие другие варианты осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники после ознакомления с приведенным выше описанием. Таким образом, объем различных вариантов осуществления настоящего изобретения должен определяться со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения, а также на полный объем эквивалентов, на которые она имеет право. В прилагаемой формуле изобретения термины «включающий» и «в котором» используются в качестве доступных для понимания эквивалентов соответствующих терминов «содержащий» и «который». Более того, термины «первый», «второй», «третий» и т.д. используются просто для обозначения и не предназначены для наложения числовых требований к находящимся рядом объектам. Кроме того, ограничения нижеследующей формулы изобретения не изложены в формате «средство плюс функция» и не предназначены для интерпретации на основании пункта 112 (f) свода 35 законов США, если и до тех пор, пока в таких ограничениях формулы изобретения не используется явная фраза «средство для», за которой следует описание функции, лишенное дальнейшей структуры.

[0067] В этом письменном описании используются примеры для описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения, включая наилучший его вариант осуществления, а также для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники реализовать на практике различные варианты осуществления настоящего изобретения, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых включенных способов. Патентоспособный объем различных вариантов осуществления настоящего изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые встречаются специалистам в данной области техники. Предполагается, что такие другие примеры находятся в пределах объема формулы изобретения, если эти примеры характеризуются наличием структурных элементов, которые не отличаются от буквальных формулировок в формуле изобретения, или если эти примеры включают эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от буквальных формулировок формулы изобретения.

Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта, в частности к двутавровым балкам, способам их изготовления, а также к тележкам, содержащим подобные балки. Балка содержит стенку, нейтральную ось и две полки на противоположных концах. Толщина стенки равномерно увеличивается с удалением от нейтральной оси к полкам. Внешние поверхности стенки содержат постоянный наклон или изгиб наружу в сторону от нейтральной оси к полкам. Изготовление балки предусматривает выполнение первой полки, выполнение второй полки и выполнение равномерного увеличения толщины стенки в сторону от первой нейтральной оси к первой и второй полке. Тележка содержит две боковые рамы и надрессорную балку. Причем одно или несколько из первой боковой рамы, второй рамы или надрессорной балки содержит по меньшей мере часть, выполненную в виде двутавровой балки. Повышается несущая способность в поперечном направлении тележки. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Двутавровая балка, содержащая:

стенку, характеризующуюся наличием первого конца и второго конца, противоположного первому концу;

первую полку, проходящую от первого конца стенки; и

вторую полку, проходящую от второго конца стенки, причем между первой полкой и второй полкой расположена первая нейтральная ось, и

причем толщина стенки равномерно увеличивается с удалением от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке, и

внешние поверхности стенки содержат постоянный наклон или изгиб наружу в сторону от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке.

2. Двутавровая балка по п. 1, в которой стенка на первой нейтральной оси характеризуется самой тонкой частью стенки.

3. Двутавровая балка по п. 1, в которой между первыми дальними краями первой полки расположена вторая нейтральная ось, в которой толщина первой полки увеличивается с удалением от второй нейтральной оси к первым дальним краям первой полки.

4. Двутавровая балка по п. 3, в которой первая нейтральная ось перпендикулярна второй нейтральной оси.

5. Двутавровая балка по п. 3, в которой первая полка на второй нейтральной оси характеризуется самой тонкой частью первой полки.

6. Двутавровая балка по п. 3, в которой вторая нейтральная ось также расположена между вторыми дальними краями второй полки и толщина второй полки увеличивается с удалением от второй нейтральной оси ко вторым дальним краям второй полки.

7. Двутавровая балка по п. 6, в которой вторая полка на второй нейтральной оси характеризуется самой тонкой частью второй полки.

8. Способ изготовления двутавровой балки, способ предусматривает:

выполнение первой полки, проходящей от первого конца стенки;

выполнение второй полки, проходящей от второго конца стенки, причем второй конец противоположен первому концу; и

равномерное увеличение толщины стенки в сторону от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке, причем между первой полкой и второй полкой расположена первая нейтральная ось, при этом указанное равномерное увеличение содержит обеспечение внешних поверхностей стенки с постоянным наклоном или изгибом наружу в сторону от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке.

9. Способ по п. 8, в котором указанное равномерное увеличение предусматривает образование самой тонкой части стенки на первой нейтральной оси.

10. Способ по п. 8, дополнительно предусматривающий увеличение толщины первой полки в сторону от второй нейтральной оси к первым дальним краям первой полки, причем между первыми дальними краями первой полки расположена вторая нейтральная ось.

11. Способ по п. 10, в котором указанное увеличение толщины первой полки предусматривает образование самой тонкой части первой полки на второй нейтральной оси.

12. Способ по п. 10, дополнительно предусматривающий увеличение толщины второй полки в сторону от второй нейтральной оси ко вторым дальним краям второй полки, причем вторая нейтральная ось расположена между вторыми дальними краями второй полки.

13. Способ по п. 12, в котором указанное увеличение толщины второй полки предусматривает образование самой тонкой части второй полки на второй нейтральной оси.

14. Вагонная тележка в сборе, которая выполнена с возможностью перемещения по пути с рельсами, вагонная тележка в сборе содержит:

первую боковую раму;

вторую боковую раму; и

надрессорную балку, проходящую между первой боковой рамой и второй боковой рамой,

причем одно или несколько из первой боковой рамы, второй рамы или надрессорной балки содержит по меньшей мере часть, выполненную в виде двутавровой балки, двутавровая балка содержит:

стенку, характеризующуюся наличием первого конца и второго конца, противоположного первому концу;

первую полку, проходящую от первого конца стенки; и

вторую полку, проходящую от второго конца стенки, причем между первой полкой и второй полкой расположена первая нейтральная ось,

причем толщина стенки равномерно увеличивается с удалением от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке, и

внешние поверхности стенки содержат постоянный наклон или изгиб наружу в сторону от первой нейтральной оси к первой полке и второй полке.

15. Вагонная тележка в сборе по п. 14, в которой стенка на первой нейтральной оси характеризуется самой тонкой частью стенки.

16. Вагонная тележка в сборе по п. 14, в которой между первыми дальними краями первой полки расположена вторая нейтральная ось и толщина первой полки увеличивается с удалением от второй нейтральной оси к первым дальним краям первой полки.

17. Вагонная тележка в сборе по п. 16, в которой вторая нейтральная ось расположена между вторыми дальними краями второй полки и толщина второй полки увеличивается с удалением от второй нейтральной оси ко вторым дальним краям второй полки.